睡眠是如何通過“洗腦”來預防阿爾茨海默病的
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我們每個人都帶著約3磅重的大腦到處走,它協(xié)調(diào)著我們的一切活動:指導我們有意識的行動、思考和感知,同時管理我們習以為常的身體功能,如呼吸、保持心臟跳動和消化食物。
如此忙碌的世界需要休息是有道理的。幾十年來,醫(yī)生們一直認為睡眠就是這樣的。在睡眠中,所有與大腦中關(guān)鍵化學物質(zhì)有關(guān)的復雜連接和信號都停止工作,需要時間來充電。我們都很熟悉睡眠對大腦的恢復作用——熬通宵或者在紅眼航班上保持清醒不僅會改變我們的情緒,還會影響我們清晰思考的能力,直到在某個時候,它實際上會自己關(guān)閉。當我們沒有得到足夠的睡眠時,我們就不是我們自己了。
然而,在睡眠大腦中發(fā)生的事情恰恰是一個生物黑匣子。神經(jīng)元是否會完全停止功能,并發(fā)出等同于“請勿打擾”信號的細胞信號?而且,如果睡眠中的大腦不僅可以節(jié)省一些應(yīng)有的時間,還可以利用停工期來保存記憶和捕捉到的情緒,從而了解整個世界?以及它是如何做到的?
在過去的五年里,大腦研究人員已經(jīng)開始揭示一個隱藏的世界,包括化學反應(yīng)、液體在大腦中的進出,以及神經(jīng)元的忙碌工作,揭示了睡眠中的大腦和醒著的大腦一樣勤勞。如果沒有高質(zhì)量的睡眠,這些重要的活動就不會發(fā)生,結(jié)果,我們不僅會感到疲勞和暴躁,甚至導致某些疾病的過程可能會被播下種子,F(xiàn)在看來,我們睡覺的原因之一可能是為了預防一系列疾病,包括阿爾茨海默病和其他癡呆癥等認知疾病。正如約翰斯·霍普金斯大學布隆伯格公共衛(wèi)生學院(Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health)心理健康系的Adam Spira教授所說,“睡眠真的不應(yīng)該被視為一種奢侈或浪費時間。人們常開玩笑說,他們死的時候也會睡覺,但如果不睡覺,他們可能會死得更早。”
Adam Spira PhD
這要怪博學的本杰明·富蘭克林(Benjamin Franklin),他曾斷言:“在墳墓里會有足夠的睡眠”( There will be sleeping enough in the grave)。從那時起,一種工業(yè)文化就根植于人類的心靈之中——它將這樣一種理念深深植入人們心中:即使到了深夜,活動也遠比每天的休息更有價值。
這在一定程度上是因為,盡管醫(yī)學專家長期以來一直建議每晚睡7到8個小時——包括深度睡眠,也就是非快速眼動(non-REM)睡眠——但我們的身體在這段時間里究竟在做什么,卻不太清楚。現(xiàn)在,多虧了測量和追蹤大腦活動的新技術(shù),科學家們已經(jīng)定義了高質(zhì)量睡眠時發(fā)生的生物過程。它們似乎對降低大腦紊亂的風險至關(guān)重要,從老年時期的健忘,到更嚴重的記憶喪失和認知能力下降,如癡呆和阿爾茨海默病,這可能會說服世界上的“富蘭克林”們:睡眠不是懶人的事。
研究阿爾茨海默病的專家尤其興奮,因為目前還沒有治療這種神經(jīng)退行性疾病的方法,而基于睡眠的策略可能會開辟新的途徑,減緩某些疾病的進展,甚至預防其他疾病。
加州大學舊金山分校(University of California, San Francisco)的精神病學、神經(jīng)病學和流行病學教授Kristine Yaffe博士說:“關(guān)于睡眠、睡眠質(zhì)量、睡眠障礙和癡呆癥,尤其是阿爾茨海默病癡呆癥之間關(guān)系的研究已經(jīng)真正復興!泵绹鴩⑿l(wèi)生研究院(National Institutes of Health)目前正在資助至少六項新的研究,探索睡眠如何影響癡呆癥。阿爾茨海默病協(xié)會(Alzheimer's Association)成立了一個委員會,以促進該領(lǐng)域的更多研究。
幾十年來,研究人員一直認為睡眠障礙是阿爾茨海默病的癥狀或后果。他們認為,隨著淀粉樣蛋白團塊的形成,然后開始扼殺和殺死神經(jīng)細胞——尤其是大腦記憶區(qū)域的神經(jīng)細胞——睡眠的變化隨之而來。即使是沒有阿爾茨海默病的老年人,他們的睡眠模式也會發(fā)生變化,隨著年齡的增長,他們的睡眠會變得更少、更輕。所以專家們一開始并沒有認真對待這些更短更分散的睡眠周期。
但在20世紀80年代和90年代,科學家們開始研究沒有患阿爾茨海默病的老年人的睡眠模式和認知測試表現(xiàn)之間是否存在因果關(guān)系,方法是對他們進行更長時間的研究。這些研究表明,隨著時間的推移,睡眠習慣不好的人在認知測試中的表現(xiàn)往往會更差。Spira說:“這讓人們開始思考睡眠可能是導致癡呆的一個風險因素!
Dr.Kristine Yaffe
Yaffe最近的研究集中在一組健康的老年女性身上,支持了這樣一種觀點:就癡呆癥風險而言,重要的是睡眠質(zhì)量,而不是睡眠時間。那些在床上實際睡覺的時間更少,而在夜里輾轉(zhuǎn)反側(cè)和醒來的時間更多的人,比那些睡眠質(zhì)量好的人更有可能在5到10年后患任何類型的癡呆癥。
其他人則專注于解釋睡眠與癡呆癥之間的生物學聯(lián)系。在這一點上,阿爾茨海默病的研究人員知道,大腦中淀粉樣蛋白和另一種叫做tau的蛋白質(zhì)的堆積是這種疾病的關(guān)鍵特征。圣路易斯的華盛頓大學醫(yī)學院(Washington University School of Medicine )神經(jīng)病學系主任David Holtzman發(fā)起了一項研究,以追蹤淀粉樣蛋白在大腦中的確切位置。他的研究將他引向了神經(jīng)細胞,這些細胞在正常工作時釋放出蛋白質(zhì)的碎片。通常情況下,這些蛋白質(zhì)副產(chǎn)品(有時稱為β-淀粉樣蛋白)被釋放到循環(huán)系統(tǒng)中,它們在循環(huán)系統(tǒng)中四處漂浮,不會造成任何問題,但在某些情況下,它們留在大腦中,在那里它們變成一種分子魔術(shù)貼(Velcro),粘在一起形成淀粉樣斑塊,進而損害神經(jīng)元。
David Holtzman, MD
但是是什么控制著β-淀粉樣蛋白的產(chǎn)生呢?在2009年的一項對小鼠的研究中,Holtzman發(fā)現(xiàn),當動物清醒時,它們大腦中循環(huán)的蛋白質(zhì)碎片的水平會激增。當小鼠睡覺時,腎上腺素水平急劇下降——尤其是在非快速眼動(non-REM)睡眠的深層階段。當他和他的團隊剝奪小鼠的非快速眼動睡眠時,隨著時間的推移,它們的大腦中形成的淀粉樣蛋白比那些每晚有規(guī)律休息的小鼠多。當他比較休息良好和睡眠不足的人的腦脊液中的淀粉樣蛋白時,他發(fā)現(xiàn)了類似的變化。
這對阿爾茨海默病專家來說是一個啟示。Spira說:“這是第一次實驗表明,睡眠剝奪對阿爾茨海默病的病理有影響。這才是真正顛覆一切的原因!2013年,為了測試同樣的效果是否也會發(fā)生在人類身上,Spira研究了70名平均年齡為76歲的健康成年人的腦部掃描。事實上,對那些報告睡眠較少或睡眠不足的人的掃描顯示,淀粉樣蛋白斑塊的水平高于睡眠較好的人。
一年后,一種關(guān)于為什么睡眠不佳可能與阿爾茨海默病有關(guān)的生物學解釋出現(xiàn)了。羅切斯特大學(University of Rochester)轉(zhuǎn)化神經(jīng)醫(yī)學中心(Center for Translational Neuromedicine)的聯(lián)合主任Maiken Nedergaard博士發(fā)現(xiàn),在小鼠的大腦中,有一個以前被忽視的細胞大軍,在睡眠時發(fā)揮作用,充當一個巨大的泵,讓液體進出大腦。她稱這個管道系統(tǒng)為“類淋巴系統(tǒng)”(glymphatic system,與從身體其他組織排出液體的淋巴系統(tǒng)并行工作),“類淋巴系統(tǒng)”似乎執(zhí)行大腦的神經(jīng)清洗任務(wù),清除了活性神經(jīng)元產(chǎn)生的有毒蛋白質(zhì)(包括淀粉樣蛋白碎片),為另一個繁忙的日常連接和網(wǎng)絡(luò)循環(huán)掃清了道路。
Holtzman發(fā)現(xiàn)淀粉樣蛋白水平在白天上升,在睡覺時下降,結(jié)合這一發(fā)現(xiàn),Nedergaard的發(fā)現(xiàn)進一步證實了這樣一種理論,即睡眠可能起到一種管家的作用,對預防阿爾茨海默病等疾病至關(guān)重要。美國國家藥物濫用研究所(U.S. National Institute on Drug Abuse,NIDA)主任Nora Volkow說:“這些結(jié)果非常支持這樣一種觀點,即睡眠的作用之一實際上是加速清除大腦中的淀粉樣蛋白!
Maiken Nedergaard, M.D., D.M.Sc.
去年年底,波士頓大學(Boston University)生物醫(yī)學工程助理教授Laura Lewis在Nedergaard的研究基礎(chǔ)上,將大腦中腦脊液的漲落與腦電波活動進行匹配,后者表明了睡眠的不同階段。她的研究表明,在健康的成年人中,白天大腦活躍的時候,神經(jīng)元和組織中的液體會減少。在睡眠期間,尤其是在深度睡眠期間,這種液體會像洪水一樣充斥大腦。這一發(fā)現(xiàn)加強了Nedergaard的理論,即睡眠有助于清除大腦中最終會導致疾病的有毒蛋白質(zhì)。
盡管所有這些發(fā)現(xiàn)都具有強烈的暗示意義,但它們并不是科學家們所說的決定性的。為此,研究人員需要另外兩項證據(jù):第一,睡眠模式中斷與患阿爾茨海默病的高風險之間的明確關(guān)聯(lián),第二,證明如果這些高風險人群改善他們的睡眠,風險就會降低。
他們目前正在努力建立這些數(shù)據(jù)集,并且已經(jīng)取得了很有希望的結(jié)果。例如,Volkow測量了20名年齡在22歲到72歲之間的健康人群的大腦中淀粉樣蛋白的基線水平,然后在他們每個人都睡了一個好覺之后再對他們的大腦進行掃描,在他們連續(xù)31個小時不睡覺之后再對他們進行掃描。睡眠不足后,淀粉樣蛋白水平比睡眠充足后高出5%,這些峰值集中在大腦中與記憶和高級思維有關(guān)的部分,這在阿爾茨海默病中很常見。
Dr.Nora Volkow
但是,隨著睡眠的增加或減少,淀粉樣蛋白水平的變化并不一定意味著睡眠習慣是導致阿爾茨海默病的原因。為了證明這一點,研究人員正在研究患有睡眠呼吸暫停等疾病的人,或者那些上夜班或工作時間不規(guī)律的人,比如急救人員、飛行員和空乘人員。研究已經(jīng)表明,所有這些人群都更容易患上阿爾茨海默病。下一步是看看治療或改變睡眠習慣是否重要。例如,對于患有睡眠呼吸暫停的人,醫(yī)生可以給他們開處方,讓他們在睡覺時佩戴設(shè)備,以保持氧氣更穩(wěn)定地流向大腦,這樣他們就不會總醒。對于輪班工人來說,研究人員想測試一下將他們的生物鐘調(diào)整到標準的晝夜作息時間的影響。如果這些努力能降低他們患上阿爾茨海默病的可能性,那就有充分的理由證明終生睡眠模式與患癡呆癥的風險之間存在聯(lián)系。
研究人員還需要更好地了解睡眠藥物和褪黑素等治療方法是如何影響癡呆過程的。雖然有些助眠劑能促進深度睡眠,似乎能預防大腦衰退,但目前尚不清楚長期依賴這類藥物是否能保持這種效果。
盡管這些研究正在進行,但許多專家認為,這些數(shù)據(jù)已經(jīng)足夠強大,至少可以開始教育老年人,尤其是那些患阿爾茨海默病風險較高的老年人,讓他們改善自己的睡眠習慣。舉例來說,Yaffe已經(jīng)對她的病人這樣做了。她說:“即使是實用的睡眠衛(wèi)生技巧,比如我們教人們在晚上避免攝入咖啡因、讓房間更黑、遠離手機等最佳做法,也能幫助他們睡得更好。我很想看看這種低成本和實用的方法是否能改善認知或防止阿爾茨海默病患者的衰退!
她和其他人不相信單獨睡眠可以完全預防阿爾茨海默病或阻止它的發(fā)展。但是,與可能出現(xiàn)的其他治療方法一起,睡眠可能是幫助人們進一步降低風險的有效方法。睡眠還可能在其他方面對保持我們的大腦健康發(fā)揮重要作用:通過控制代謝和其他細胞功能來控制糖尿病、高血壓甚至癌癥等疾病。最新的研究表明,一夜好眠并不是一種奢侈——它對保持大腦健康至關(guān)重要。
參考來源
Source:TIME
‘A Rinsing of the Brain.’ New Research Shows How Sleep Could Ward Off Alzheimer's Disease
https://time.com/5876612/sleep-alzheimers-disease/
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